自动化加工系统的定位卡盘的制作方法

本实用新型涉及机械夹具技术领域，特别涉及一种适用于自动化加工系统的定位卡盘。

背景技术：

现有技术中，卡盘是一种常见的夹紧定位夹具。现有各式各样的卡盘，不一一例举。高刚性、高精度定位的卡盘是实现机加工自动化的关键工装。卡盘对自动化的适应性不足，将使自动化加工系统的操作难以实现闭环，轻则导致待加工工件报废，重则导致刀具撞击工件间接损伤机床主轴。

已有一种卡盘，通过在卡盘内侧设置气道，根据气道内气压的不同来识别卡盘是处于锁紧状态还是处于松开状态。这种技术方案，能够初步满足自动化加工系统的自动控制要求。

为提高卡盘的利用率和适配性，现有技术中一般要求一款卡盘适用于多款不同规格的工件。当用于不同规格的工件时，上述卡盘的使用就显得麻烦。目前是需要通过人工调整气道的出气口(通过人工将部分出气口堵死)，才能在加工不同规格工件的情况下，根据气道内气压来识别卡盘的工作状态。

由于操作过程需要人工参与，现有技术中的这些卡盘都难以适应自动化加工系统的工作节拍。

另外，现有的卡盘一般采用滚珠来锁定拉钉的位置。在实际使用中，时常发生加工碎屑进入卡盘内部，锁死滚珠所在的孔位，导致滚珠的转动失效，卡盘无法打开，工件无法取出的情况。遇到这种情况，需要将整个卡盘拆下，人工清理碎屑甚至更换滚珠后，才能恢复生产。

因此，需要对现有的卡盘进行改进，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种自动化加工系统的定位卡盘，其技术目的之一是能够实现对待加工工件装夹状态的实时检测。

本实用新型的又一技术目的是，消除因加工碎屑进入卡盘导致滚珠失效的隐患。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种自动化加工系统的定位卡盘，包括同轴设置的上盖、下盖，所述上盖的下侧内凹与所述下盖的上侧内凹之间形成一个空腔，所述空腔内设有活塞和拉钉，所述拉钉位于所述上盖和所述下盖的轴线上，所述活塞呈环形围绕所述拉钉设置；若干检测气孔布置在所述上盖上；与所述轴线等距的若干检测气孔为一组；所述上盖或所述下盖上设有两条以上检测气道，每一检测气道具有各自的进气口及气源；每一所述检测气道分别与同一组的所述检测气孔连通。

进一步地，所述上盖的安装面或所述下盖的安装面上开设有凹槽；当所述上盖、所述下盖合拢时，所述凹槽形成所述检测气道。

进一步地，所述上盖或所述下盖的内侧壁上设有出气孔，所述出气孔与一压力腔连通；所述活塞的外侧壁上对应所述出气孔的位置设置有若干密封圈；当所述活塞沿所述轴线做往复运动时，所述出气孔被封闭或被开启，所述压力腔的压力发生变化。

进一步地，若干检测气孔以所述轴线为中心环形布置在所述上盖上。

进一步地，所述活塞处于工件锁紧状态时，所述出气孔被所述密封圈封闭；当所述活塞处于工件解锁状态时，所述出气孔与所述密封圈错位而被开启。

进一步地，所述活塞与所述拉钉之间设置有若干滚珠以形成滚珠轴承配合；所述活塞在与所述拉钉配合的内侧环面上开设有一贯通所述内侧环面的环形槽；若干所述滚珠设置在所述环形槽的空腔内，且相邻所述滚珠之间存在间隙。

进一步地，所述环形槽的下侧槽口具有倒角或敞口。

本实用新型的有益效果：

本实用新型由于上述结构设计，能够完全自动化地实现对卡盘工作状态尤其是指对工件的锁紧状态的实时检测。

再者，本实用新型由于上述结构设计，消除了因加工碎屑进入卡盘导致滚珠失效的隐患。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本实用新型一实施例中上盖上侧的结构示意图。

图2示出本实用新型图1中A处的局部放大结构示意图。

图3示出本实用新型一实施例中上盖下侧的结构示意图。

图4示出本实用新型一实施例中出气孔处于关闭状态时的剖面结构示意图。

图5示出本实用新型图4中B处的局部放大结构示意图。

图6示出本实用新型一实施例中出气孔处于开启状态时的剖面结构示意图。

图7示出本实用新型图6中C处的局部放大结构示意图。

图8示出本实用新型一实施例中上盖横截面的剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1至图3所示，本实用新型的自动化加工系统的定位卡盘一具体实施例，包括上盖1和下盖2，上盖1的下侧内凹与下盖2的上侧内凹之间形成一个空腔。

空腔内设有沿轴向往复运动的活塞3和拉钉4，拉钉4设置于上盖1和下盖2共同的轴线位置，活塞3呈环形围绕拉钉4设置。

如图1、图2所示，本实施例中,若干检测气孔51以上盖1的轴线为中心环形布置在上盖1上，具体而言所有检测气孔51都位于卡盘与工件定位片(或称托板)锁紧的连接面上。此连接面为工件定位片在Z向的基准。工件锁定在工件定位片上，卡盘对工件的定位精度是由卡盘的上盖1与工件定位片配合产生的，因此通过检测此连接面的紧密性来检测工件定位片的定位有效。

上述“以轴线为中心环形布置”，并不严格要求必须等半径。

另外，所有检测气孔51必须贯穿整个上盖形成通路。

本实施例中有12个检测气孔51(在其他实施例中，数量可视卡盘情况而定)。

若干检测气孔51中，与上盖1的轴线等距的数个检测气孔为一组；将分别与上盖1的轴线距离为R1、R2、R3的多个检测气孔51分组。本实施例中，每4个与上盖1的轴线等距的检测气孔为一组，共三组；可以分别命名为R1组检测气孔、R2组检测气孔、R3组检测气孔。

在其他一些实施例中，也可以每组只有3个检测气孔通气；或者，一组是4个检测气孔通气，另外二组是每组3个检测气孔通气；或者，一组是3个检测气孔通气，另外二组是每组4个检测气孔通气；等等。其原理在于，三点决定一个平面，因此只要同一组中的三个检测气孔是被封堵的，就可以判断相贴合的两个平面的贴合效果良好；三个检测气孔中有一个在带压检测中漏气，就可以判断相贴合的两个平面的贴合效果不良。

如图3所示，本实施例中，上盖1在与下盖2的结合面上设有三条检测气道5，三条检测气道可以分别命名为R1检测气道、R2检测气道、R3检测气道。

每一检测气道5具有各自的进气口52及气源，如图3所示，有3个进气口52。

每一检测气道5分别与一组检测气孔51贯通，具体为：R1检测气道与R1组检测气孔贯通、R2检测气道与R2组检测气孔贯通、R3检测气道与R3组检测气孔贯通。

在其他实施方式中，检测气道5布置在下盖2上也是可以的。上盖1、下盖2仅是因相对位置而言的命名。总之，检测气道5或者布置在上盖1上，或者布置在下盖2上。

具体地，检测气道5可以是凹槽。凹槽开设在上盖1的安装面上，或下盖2的安装面上。当上盖1、下盖2合拢时，凹槽就形成检测气道5。

本实施例中，由于上述结构设计，在卡盘上形成了三个独立气路。每一独立气路由进气口52、一条检测气道5、一组检测气孔51组成。具体为：一进气口52、R1检测气道、R1组检测气孔；另一进气口52、R2检测气道、R2组检测气孔；再一进气口52、R3检测气道、R3组检测气孔。

本专利的卡盘由于上述结构设计，可以全自动地适用于半径不同的多种规格的工件定位片。

首先，在工作状态中，工件锁定在工件定位片上。

当自动化加工系统需要加工第一种工件时，该第一种工件锁定在对应的R1工件定位片上，R1工件定位片会封堵在R1组检测气孔上；当R1工件定位片不能完全封堵住R1组检测气孔(即上述连接面不密封时)，由一路气源、进气口52、R1检测气道、R1组检测气孔组成的独立气路会漏气(即，气路内的气压会降低)，说明夹持不到位或夹持状态不良；自动化加工系统通过检测独立气路的气压，即可判断第一种工件(实际上是对应的R1工件定位片)的夹持是否到位。

当自动化加工系统需要加工第二种工件时，该第二种工件锁定在对应的R2工件定位片上，R2工件定位片会封堵在R2组检测气孔上；当R2工件定位片不能完全封堵住R2组检测气孔(即上述连接面不密封时)，由一路气源、进气口52、R2检测气道、R2组检测气孔组成的独立气路会漏气(即，气路内的气压会降低)，说明夹持不到位或夹持状态不良；自动化加工系统通过检测独立气路的气压，即可判断第二种工件(实际上是对应的R2工件定位片)的夹持是否到位。

当自动化加工系统需要加工第三种工件时，该第三种工件锁定在对应的R3工件定位片上，R3工件定位片会封堵在R3组检测气孔上；当R3工件定位片不能完全封堵住R3组检测气孔(即上述连接面不密封时)，由一路气源、进气口52、R3检测气道、R3组检测气孔组成的独立气路会漏气(即，气路内的气压会降低)，说明夹持不到位或夹持状态不良；自动化加工系统通过检测独立气路的气压，即可判断第三种工件(实际上是对应的R3工件定位片)的夹持是否到位。

由此，本实用新型的卡盘在适用于不同规格的工件(例如上述的第一种工件、第二种工件、第三种工件)时，无需人工参与调整，即可让自动化加工系统全自动地判断出对工件的夹持是否到位，满足了自动化加工系统的要求。

三圈独立气路的半径R1、R2、R3是根据不同尺寸的工件定位片而设置的。

检测气道5的数量，在不同实施例中可以不同，本实施例是三条，在其他实施例中也可以是两条，或四条。如果卡盘结合面的空间条件允许，可以布置更多条。

实施例2：

上述实施例的卡盘，还可以有进一步的改进。

如图4、图5所示，本实施例的卡盘，包括上盖1、下盖2、活塞3、拉钉4等部件。

在上盖1或下盖2的内侧壁上设有出气孔7，出气孔7与一压力腔连通。

活塞3的外侧壁上对应出气孔7的位置设置有密封圈6(可以若干个)。

拉钉4带动活塞3可以沿轴线做往复运动时(由图4中弹簧提供回复力)。随着活塞3的上下运动，出气孔7被封闭或被开启，压力腔的压力发生变化。

具体地，如图4、图5所示，当拉钉4处于工件锁紧状态时，出气孔7被密封圈6封闭。

如图6、图7所示，当拉钉4处于工件解锁状态时，出气孔7与密封圈6错位而被开启。

由于上述结构设计，通过拉钉4带动活塞3的上下往复运动，使出气孔7能够在封闭状态或开启状态之间切换，从而影响压力腔的压力变化。

自动化加工系统通过自动测量压力腔的压力变化，就可以判断出本实用新型的卡盘中拉钉的工作状态，提高了自动化加工系统的智能性。

实施例3：

上述实施例的卡盘，还可以有进一步的改进。

如图4、图6和图8所示，本实施例的卡盘，除了上盖1、下盖2、活塞3、拉钉4等部件外，在活塞3与拉钉4之间设置有若干滚珠9，以形成滚珠轴承配合。

尤其是，活塞3在与拉钉4配合的内侧环面上开设有一贯通该内侧环面的环形槽8；若干滚珠9设置在环形槽8的空腔内，且相邻的滚珠9之间存在间隙(即，所有滚珠9的直径之和小于环形槽8的圆周长)。

籍由该环形槽8来约束滚珠9，在拉钉4与活塞3之间获得一种能够有效排除碎屑的滚珠轴承配合。

当有加工碎屑等垃圾进入相邻的两颗滚珠时，由于相邻的滚珠之间存在间隙，最先接触到碎屑的滚珠就会向间隙方向位移而不会被碎屑卡死；且滚珠9在环形槽8里滚动的过程中，也起到了清洁作用，小的垃圾会受挤落入下方的槽中。

如图4所示，在某些实施例中，环形槽8的下侧槽口具有倒角81(或敞口)。由于设置了这一倒角(表现为环形槽的下侧为斜面)，当有碎屑等垃圾进入环形槽8时，该倒角81更有利于碎屑滑入下方的槽中，可更好的避免滚珠被垃圾卡死。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。